Batteri - til hvilket formål?

Læsetid 5 minutter

Opdateret - 28. november 2023

Hvilken type batteri til hvilket formål? Dette spørgsmål opstår med det stigende antal batterityper.

Den gode gamle Blysyrebatteri som et sekscellet startbatteri til bil eller motorcykel. Tungt, stort og krævende at vedligeholde. Man skulle ofte tjekke surhedsgraden og niveauet af den 37 procent svovlsyre, fylde op med destilleret vand og sørge for, at syresprøjt ikke plettede ens tøj.
I modsætning til antagelsen om, at blybatteriet skulle være den tungeste kaliber, vejer det med 200 Ah kun omkring 45 kg.

Så kom den Gel-batterier helt rigtigt. Kiselsyre får svovlsyren til at gelere. Ingen efterfyldning med destilleret vand, ingen syresprøjt. Også ideel til cykliske belastninger. Det perfekte batteri med en lang levetid på 12 ... 20 år (20 °C), 6 ... 10 år (30 °C) eller 3 ... 5 år (40 °C) eller i opladningscyklusser: 1.800 ved 30 procent, 750 ved 50 procent og 500 cyklusser ved 80 procent afladning,
Gelebatteriet i en 200 Ah-version vejer godt 60 kg.

Den AGM-batteri (Absorbent Glass Mat) har en glasfibermåtte, der er mættet med svovlsyre, har en meget lav indre modstand og derfor lav selvafladning. Det har en meget god koldstartsevne og er at foretrække til anvendelser med høje strømkrav. Hverken gel- eller AGM-batterier kan dog lide dyb afladning. Levetiden er 7 ... 10 år (20 °C), 4 år (30 °C) eller 2 år (40 °C), eller i opladningscyklusser: 1.500 ved 30 procent afladning, 600 ved 50 procent afladning og 400 cyklusser ved 80 procent afladning.
Et 200 Ah AGM-batteri vejer mere moderate 51 kg.

Afrund endelig Litium-batterier (LiFePo4) fuldender produktsortimentet. Sammenlignet med de tidligere typer sparer de godt 70 % i vægt med samme kapacitet, tilbyder omkring fire gange så meget strøm under startprocessen og omkring ti gange så mange mulige opladningscyklusser. En opladning på 80 procent belønnes med en længere levetid, mens en permanent opladning til 100 % belaster batteriet og forkorter dets levetid. Det leverer pålideligt 80 % af sin kapacitet over et bredt temperaturområde fra 50 °C ned til -20 °C. Det kræver dog mindst 5 °C til opladning. Nogle leverandører tilbyder derfor batterier med et indbygget varmelegeme, der garanterer denne minimumstemperatur. Levetiden i opladningscyklusser: op til 5.000 ved 50 procent afladning, 3.000 ved 70 procent afladning og 2.500 cyklusser ved 80 procent afladning.
Et 200 Ah LiFePo4-batteri er næsten en letvægter på omkring 14 kg.

Der skelnes mellem LiFePo4-batterier med eller uden indbygget BMS (batteristyringssystem). BMS fungerer som et beskyttende element mod overopladning og dyb afladning og sikrer også en afbalanceret opladningstilstand for alle de indeholdte celler (fire celler til 12 V). Hvis der ikke medfølger et BMS, skal det købes og tilsluttes separat.
BMS uden integreret Afbalancering (automatisk celleudligning) tilbydes. I så fald skal dette også bestilles og tilsluttes separat.

Generelt: Intet batteri kan lide høje temperaturer. Det føles mest behageligt ved 20 °C.

Opladnings- og afladningsegenskaberne for hver batteritype analyseres mere detaljeret nedenfor. Intelligente opladere bestemmer helt automatisk den korrekte batteritype og skifter til den passende opladnings- og vedligeholdelsestilstand. Opladere, der kan skiftes manuelt til den rigtige batteritype, skal indstilles i overensstemmelse hermed. Opladere, der kun kan oplade en bestemt type, skal udskiftes med en passende enhed, når batteritypen ændres.

Terminologi

Inden for batteriopladningsteknologi skelner man mellem op til fire forskellige faser i opladningsprocessen. Opladerne har stort set identiske procedurer og kan måske endda genkende, hvilken type batteri der er tilsluttet. En adaptiv Styringen tager også hensyn til det aktuelle strømforbrug i opladningsadfærden.

Bulk

Bulk henviser til opladning med en konstant strøm, indtil batteriets absorptionsspænding er nået.

Absorption

Absorption er fortsættelsen af opladningsprocessen med faldende strøm, men konstant (absorptions)spænding over en periode på op til 4 timer.

Flyder

Flyder er en opladning, der varer i 24 timer med en faldende spænding på op til 14 V, efterfulgt af en absorptionsfase på en time.

Opbevaring

Opbevaring følger en times absorptionsfase og opretholder spændingen på 14 V i op til en uge.

Blysyrebatteri

For det første skal man skelne mellem, om blybatteriet bruges cyklisk, som i køretøjer, eller om det, som i en nødstrømsforsyning, kører i standbytilstand og oplades permanent for at kompensere for selvafladning.

Opladningsprocessen for cyklisk brugte blysyrebatterier er opdelt i tre faser:

• Opladning med konstant strøm i op til 16 timer til 2,45 ... 2,5 V pr. celle
• Opladning med en konstant spænding på 2,3 ... 2,35 V og kontinuerligt faldende strøm i op til 8 timer
• Trickle charge med 2,275 V pr. celle og ligeledes faldende strømstyrke

Den endelige afladningsspænding, som er synonym med dyb afladning, er 1,8 V pr. celle, dvs. 1,8 x 6 = 10,8 V. Hvis spændingen falder til under dette niveau, kan batteriet blive permanent beskadiget, så det bliver ubrugeligt.

Gel-syre batteri

Opladningsproceduren er identisk med den foregående, men opladningsspændingerne er forskellige.

2,35 .. 2,4 V, for et 12 V batteri svarende til 14,1 ... 14,4 V repræsenterer værdierne for vedligeholdelses- og slutopladningsspænding.

Mens et blysyrebatteri godt kan tåle, at opladningsspændingen overskrides, tager gelbatterier det meget ilde op og holder hurtigt op med at fungere.

AGM-batteri

AGM-batterier opfører sig identisk med gelbatterier med hensyn til opladnings-/afladningsprocessen og spændingsværdier samt overskridelse af end-of-charge-spændingen.

Lithium / LiFePo4-batteri

Litium/LifePo4-batterier ved 12 V består af fire celler i stedet for seks. Det betyder, at cellespændingen er 3,2 V, den endelige afladningsspænding er 2,8 V, og opladningsspændingen er 3,5 ... 3,6 V, ideelt set 3,55 V.

Kun batterier med samme design og kapacitet må sammenkobles i batteripakker.

BMS

BMS'en er den BAtteri Management System mærket. Den bruges til at beskytte mod dyb afladning, f.eks. overopladning, overspænding, kortslutning eller opladningsforsøg ved temperaturer under 0 °C.

BMS indeholder enten en indbygget eller tilslutningsbar Bluetooth-enhed, via hvilken der kan oprettes forbindelse til den tilsvarende app på en mobiltelefon eller tablet, og alle relevante måledata kan vises og i nogle tilfælde konfigureres.

Displayet skal dog fortolkes med en vis "forsigtighed", da de viste kapacitetsdata er beregnede og ikke målte værdier. Spændingskurven for et LiFePo4-batteri er næsten lineær mellem 25 og 95% og viser kun en spændingsforskel på ca. 0,05V over denne forskel på 70% i ladetilstand.

BMS'en trækker hele tiden en lav strøm fra batteriet, og derfor er der risiko for, at batteriet aflades på længere sigt. Det anbefales derfor, at batteriet oplades helt efter senest seks måneders opbevaring, når det ikke er i brug.

Opladeren oplader ikke

Hvis BMS'en har slået fra på grund af underspænding, kan det også deaktivere opladningsfunktionen via en tilsluttet oplader, da nogle opladere kræver en minimumsspænding for at gå i opladningstilstand.
Den nemmeste måde at genaktivere opladningsmuligheden på er at tilføre en spænding på mere end 14 V, f.eks. via generatoren. Altså: Start motoren, generatoren leverer ca. 14,5 V og deaktiverer dermed BMS-slukningen. Derefter kan motoren slukkes igen, og den tilsluttede oplader fortsætter med at oplade som normalt.

Afbalancering

Batterier består af flere individuelle celler. De er forbundet i serie og udgør tilsammen den nominelle batterispænding. Man skulle tro, at alle celler oplades og aflades lige meget. Da det ikke er tilfældet, skal man med jævne mellemrum parallelforbinde alle battericellerne, vente et stykke tid, indtil cellespændingerne er udlignet, og derefter rekonstruere serieforbindelsen.

En aktiv balancer kan udføre denne proces automatisk, men uden at overføre cellerne fra seriel til parallel forbindelse.
Balanceren er forbundet med hver positiv og negativ pol i de enkelte celler i et batteri, måler den respektive cellespænding og beslutter derefter automatisk at flytte energi fra en mere fyldt celle til en svagere.

En balancer supplerer derfor BMS med denne udligningsfunktion, men erstatter den ikke!